Умные самозавязывающиеся туфли с встроенной сборкой энергии

Компоненты и материалы

Для генерации электричества:

• Пьезоэлемент (пиезадиск) — 1 шт.
• Диод (1N4001) — 1 шт.
• Пауэрбанк — 1 шт.
• Акриловый лист — 1 шт.
• Светодиод — 1 шт.
• Выключатель — 1 шт.

Для автозавязывания:

• Туфли — 1 пара
• Arduino Pro Mini 5V / Arduino 101 / MKR Fox 1200 — 1 шт.
• Модуль CP2102 USB-UART (если не Arduino 101/MKR) — 1 шт.
• Сервопривод (момент >10 кг·см) — 1 шт.
• Хомуты (zip ties) — несколько

Для подсчета шагов:

• Счетчик (толкатель) — 1 шт.
• Кнопка — 1 шт.
• Провода

Приложения и онлайн-сервисы

• Health App (свое приложение для подсчета калорий и расстояния)

О проекте

Проект начат для научной ярмарки. При создании я получил опыт работы с сервоприводами и Arduino. Надеюсь, вам понравится!

Шаг 1: Необходимые детали

(Дополнительные фото компонентов в оригинале)

Шаг 2: Генерация электричества

Сделан акриловый подпятник для пьезоэлементов с отверстиями под каждый — пьезоэлементы нуждаются в сжатии и растяжении для генерации. Под ними размещена пена. Все пьезоэлементы соединены параллельно. Диодный мост (выпрямитель) преобразует переменный ток в постоянный для зарядки пауэрбанка.

Шаг 3: Автозавязывание

В туфлях просверлены отверстия для шнурков, направляемые хомутами к сервоприводу. Использован код «Servo Knob» для управления сервоприводом. Базовые навыки программирования Arduino Pro Mini / 101 необходимы. (Автор использовал Pro Mini из-за стоимости, но код совместим с 101).

Шаг 4: Подсчет шагов

Использован механический счетчик (толкатель). К его контактам подпаяны провода к кнопке. Приложение считывает показания счетчика и вес пользователя, считает шаги, расстояние (км) и сожженные калории. Фото процесса нет — не знал про документирование.

Шаг 5: Добавление светодиодов

3 светодиода параллельно с выключателем, питание от пауэрбанка.

Преимущества умных туфель

• Генерация электроэнергии — зарядка телефона в походах.
• Автозавязывание — помощь детям и пожилым людям с проблемами спины.
• Подсчет шагов — для бегунов и тех, кто на диете (показ калорий).
• Свет — видимость в темноте.

Шаг 6: Видео работы

Полное видео работы доступно по ссылке. Автор хочет сделать улучшенную версию, но ограничен средствами — открыт для помощи.

Код для Arduino (Pro Mini / 101)

#include 
Servo myservo;
int potpin = 0;
int val;

void setup() {
  myservo.attach(2);
}

void loop() {
  val = analogRead(potpin);
  val = map(val, 0, 1023, 0, 180);
  myservo.write(val);
  delay(15);
}

Схемы